一种利用离子液体制备纤维素丙交酯类衍生物的方法
【专利摘要】一种利用离子液体制备纤维素丙交酯类衍生物的方法，本发明涉及纤维素丙交酯类衍生物的制备方法。本发明是要解决现有的纤维素酯类衍生物合成时需要强酸碱的污染问题，以及现有纤维素酯难降解的技术问题的技术问题。方法：一、将α-纤维素活化；二、将活化α-纤维素溶解在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐中；三、将L-丙交酯加入到α-纤维素溶液中，在隔水隔氧条件下，利用微波加热升温至80～110℃搅拌反应，得到的产物用无水乙醇再生出来，然后洗涤干燥，得到纤维素丙交酯类衍生物。该纤维素丙交酯类衍生物可完全降解。
【专利说明】一种利用离子液体制备纤维素丙交酯类衍生物的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及纤维素丙交酯类衍生物的制备方法。
【背景技术】
[0002] 可降解高分子材料是指在适当或是较短期间的自然条件下，可完全分解为低分子 化合物的材料，分为可被微生物腐蚀、可被水解、可被光降解的材料。其在一次性用品、日常 生活用品、农业用品，以及纺织和相关科学领域，可降解高分子材料都引起极大的关注，这 种可降解高分子可以极大地改善了原来的高分子材料使用后无法自然分解而产生大量废 弃物的缺陷，能从根本上解决废弃物所造成的环境问题。
[0003] 纤维素作为世界上最丰富的天然有机物，占植物界碳含量的50%以上。一般木材 中，纤维素占40?50%，此外，麻、麦杆、稻甘蔗渣等，都是纤维素的丰富来源。纤维素材料 是一种天然的可再生的高分子材料。大量纤维素及纤维素衍生物材料制品有着不可取代的 应用，但由于天然纤维素较高的结晶度和分子间和分子内存在大量的氢键，使其具有不熔 化、在大多数溶剂中不溶解的特点，这成为纤维素在应用开发中的最大障碍。现有适合工 业生产的溶解纤维素的方法有多种如强碱液，铜氨溶液，LiCl/DMAc溶液，NaOH/尿素溶液， N-甲基玛琳-N氧化物（NMMO)的水溶液，离子液体等。在以上溶剂中除离子液体以外都有 溶剂不易回收，污染环境的缺点。为此本发明选择了离子液体这一绿色溶剂作为纤维素的 溶剂。
[0004] 申请号为201210384709. 7的中国专利公开了一种酯交换反应快速制备纤维素质 酯类衍生物的方法，该方法将纤维素置于碱金属氢氧化物溶液中进行活化，然后在溶剂中 与乙烯酯类酯化剂反应，再经沉淀、纯化得到纤维素酯类衍生物。
【发明内容】
[0005] 本发明是要解决现有的纤维素酯类衍生物的合成时需要强酸碱的污染问题，以及 现有纤维素酯难降解的技术问题，而提供一种利用离子液体制备纤维素丙交酯类衍生物的 方法。
[0006] 本发明的一种利用离子液体制备纤维素丙交酯类衍生物的方法，按以下步骤进 行：
[0007] -、活化：在室温下将α-纤维素放在去离子水中浸泡处理12?36h，倒出上清液 然后加入N，N二甲基乙酰胺取代其中的去离子水，静置倒出上清液，再加入N，N二甲基乙酰 胺反复取代多次，然后将α-纤维素过滤出来放入烘箱中烘干，得到活化α-纤维素；
[0008] 二、溶解：以离子液体1- 丁基-3-甲基咪唑氯盐加热至60?90°C熔解作为溶剂， 然后升温至70?120°C，加入步骤一所得的活化α-纤维素，在隔水隔氧条件下搅拌1? 12h，得到澄清透明的纤维素离子液体溶液；
[0009] 三、改性：将纤维素离子液体溶液降温至60?80°C后，按照L-丙交酯与纤维素无 水葡萄糖单元的摩尔比为（2.5?6) :1，加入L-丙交酯，待L-丙交酯溶解后，在隔水隔氧 条件下，利用微波加热升温至80?IKTC搅拌反应12?72h;
[0010] 四、纯化干燥：将步骤三反应后得到的溶液加入无水乙醇搅拌并超声处理使纤维 素丙交酯类衍生物再生出来，然后减压过滤、洗涤、真空干燥，得到纤维素丙交酯类衍生物。 [0011] 本发明在利用离子液体形成的均相体系中，先活化α-纤维素，再利用微波加热 进行改性反应，最后通过再生、洗涤、干燥，得到纤维素丙交酯类衍生物。该反应过程可表示 如下：
【权利要求】
1. 一种利用离子液体制备纤维素丙交酯类衍生物的方法，其特征在于该方法按以下步 骤进行： 一、 活化：在室温下将a -纤维素放在去离子水中浸泡处理12?36h，倒出上清液然后 加入N，N二甲基乙酰胺取代其中的去离子水，静置倒出上清液，再加入N，N二甲基乙酰胺反 复取代多次，然后将a-纤维素过滤出来放入烘箱中烘干，得到活化a-纤维素； 二、 溶解：以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐加热至60?90°C熔解作为溶剂，然后 升温至70?120°C，加入步骤一所得的活化a -纤维素，在隔水隔氧条件下搅拌1?12h， 得到纤维素离子液体溶液； 三、 改性：将纤维素离子液体溶液降温至60?80°C后，按照L-丙交酯与纤维素无水葡 萄糖单元的摩尔比为（2.5?6) :1，加入L-丙交酯，待L-丙交酯溶解后，在隔水隔氧条件 下，利用微波加热升温至80?110°C搅拌反应12?72h ; 四、 纯化干燥：将步骤三反应后得到的溶液加入无水乙醇搅拌并超声处理使纤维素丙 交酯类衍生物再生出来，然后减压过滤、洗涤、真空干燥，得到纤维素丙交酯类衍生物。
2. 根据权利要求1所述的一种利用离子液体制备纤维素丙交酯类衍生物的方法，其特 征在于步骤一中，N，N二甲基乙酰胺反复取代的次数为2?5次。
3. 根据权利要求1或2所述的一种利用离子液体制备纤维素丙交酯类衍生物的方法， 其特征在于步骤二中，活化a -纤维素与1-丁基-3-甲基咪唑氯盐的质量比为（1. 5?10): 100。
4. 根据权利要求1或2所述的一种利用离子液体制备纤维素丙交酯类衍生物的方法， 其特征在于步骤二中，活化a -纤维素与1-丁基-3-甲基咪唑氯盐的质量比为5 :100。
5. 根据权利要求1或2所述的一种利用离子液体制备纤维素丙交酯类衍生物的方法， 其特征在于步骤三中，利用微波加热时，微波的频率为915MHz。
6. 根据权利要求1或2所述的一种利用离子液体制备纤维素丙交酯类衍生物的方 法，其特征在于步骤四中，纤维素丙交酯类衍生物再生时，搅拌并超声处理的时间为20? 40min〇
7. 根据权利要求1或2所述的一种利用离子液体制备纤维素丙交酯类衍生物的方法， 其特征在于步骤四中，真空干燥的温度为20?40°C，真空度为-0. 085?-0. 095MPa，干燥 时间为12?36h。
8. 根据权利要求1或2所述的一种利用离子液体制备纤维素丙交酯类衍生物的方法， 其特征在于步骤四中，真空干燥的温度为30°C，真空度为-0. 09MPa，干燥时间为24h。
【文档编号】C08B3/14GK104341531SQ201410531772
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月10日 优先权日:2014年10月10日
【发明者】孙立国, 赵冬梅, 窦天威, 端学东 申请人:黑龙江大学